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正极性电晕对高建筑物上行先导始发影响的3D模拟研究

电晕放电,高建筑物,上行先导,三维数值模拟

雷电防护技术与应用 > 雷电防护工程理论和应用

上行先导的稳定始发是判断建筑物能否被闪电击中的一个重要指标，雷暴环境中的建筑物尖端电晕放电会对上行先导的始发产生影响，但对其具体影响程度的研究还很少。本文基于三维电晕放电模型和上行先导模型，建立了考虑尖端电晕放电的高建筑物上行先导始发模型，并将结果与实际观测进行对比，发现考虑电晕放电后的模拟结果与实测更加接近。利用该模型对了不同高度建筑物和不同雷电流峰值情况进行了模拟，探讨了下行负地闪过程中建筑物顶部正极性电晕放电对上行正先导始发的影响，结果发现 ：



(a)                                  (b)

图1 不同雷电流峰值下，稳定上行先导起始时下行先导头部距地高度对比图

2）如图2 所示，若建筑物高度固定，雷电流峰值越小，电晕放电对上行先导始发的影响程度越大。例如：对于高200 m的建筑物上的上行先导，在雷电流峰值为20 kA时，电晕放电对上行先导始发的影响程度可达36%。



图2 不同高度建筑物在不同雷电流峰值下正极性先导起始时受正极性电晕放电影响程度曲线图

综上所述，高建筑物尖端上空电晕层会影响其上行先导的始发。通过对比两个建筑物，有无电晕放电对先导起始的影响，结果发现，对同一个建筑物，雷电流峰值越强，电晕放电的影响就越弱；对于矮建筑物，其电晕放电的影响程度不大，可以近似忽略；电晕放电对越高的建筑物影响越大，即越高的建筑物越需要考虑电晕放电。对于高建筑当中雷电流峰值较弱的特征下，更不能忽略电晕放电的影响。